mboost-dp1

No Thumbnail

Rubiks terning kan løses med 26 bevægelser

- Via PhysOrg.com - , redigeret af Net_Srak

Der er sikkert mange som har leget med en Rubiks terning, brugt meget tid på at samle farverne korrekt og dertilhørende utallige forsøg.

En professor ved universitetet Northeastern har, sammen med en af sine elever, fundet ud af at terningens puslespil kan løses fra et hvilket som helst udgangspunkt, med maksimalt 26 bevægelser.

Tidligere troede man at der skulle 27 bevægelser til, men ved at putte alle mulige kombinationer af stillinger ind i en computer og sammenligne dem med hvad der ville ske ved at foretage en enkelt bevægelse, så kom de frem til det nye resultat.

Computeren beregnede 100 millioner positioner i sekundet og til at lagre tabeller af positionerne, anvendte de 7 terabyte diskplads som virtuelt RAM.





Gå til bund
Gravatar #1 - Dijkstra
1. jun. 2007 09:08
Godt at se at computere (også) kan bruges til noget nyttigt :p
Gravatar #2 - Eniac
1. jun. 2007 09:14
Utroligt at man skal bruge brute-force til at komme frem til resultatet. Man skulle mene at en eller anden formel kunne beskrive det.
Gravatar #3 - MiniatureZeus
1. jun. 2007 09:16
omg at bruge computerkraft på sådan noget... hvorfor ikke vie den ti f@h eller sådan noget lign istedet for sådan noget fis.. jebus.
Dog kan jeg selvfølgelig blære mig næste gang til familiefrokosten hos min oldemor, hvor det er det absolut mest spændene man kan foretage sig...
Gravatar #4 - demolition
1. jun. 2007 09:23
#3: De betaler vel selv for deres strøm og deres udstyr, hvorfor må de så ikke også selv bestemme hvordan de vil bruge det?
Gravatar #5 - Beorn
1. jun. 2007 09:26
#3
problemet er jo så bare lige at man skal finde en tabel frem på 7TB og så finde den position terningen er på. det bliver en PÆNT stor bog man skal sidde at slå op i :)
Gravatar #6 - fennec
1. jun. 2007 09:30
Jeg har aldrig fundet ud af systemet i Rubiks terning, og det har ærget mig længe.

Er der en som kan gennemskue hvor mange mulige kombinationer der er?? Hvad jeg lige kan se, så kan hver blok have 8 steder at være placeret, men jeg kan ikke få det omsat til en total kombination. Hjernen er ikke helt frisk idag :o)
Gravatar #7 - vandfarve
1. jun. 2007 09:30
#3

Jeg vil være tilbøjelig til at give Demolition ret. Det er deres udstyr, så selvom det kan synes underligt for ikke at sige totalt ubrugeligt, så er det endnu ikke blevet gjort ulovligt. Desuden kan denne løsning af endnu et af Rubiks-terningens mysterier virke som et symbol på, hvor langt (og ikke mindst hvor kort!) menneskeheden er kommet i sin søgen for at forstå alt - livet, universet eller selv matematikken.

Hvis vi kan løse sådan gåde med "lidt" hjælp fra nogle computere, hvad kan vi ikke gøre i fremtiden? Måske vil andre føle sig inspirerede til at afsætte deres ressourcer til F@H-projektet, når de læser dette.

#2

Du svarer stort set på dit eget spørgsmål. Siden en professor med hjælp fra indtil flere elever har brugt brute force til at løse dette problem, mon så ikke det har været alt for besværligt at ræsonnere sig frem til en ligning?
Gravatar #8 - Footracer
1. jun. 2007 09:32
Hvorfor spørger de ikke bare de erfarne som ham her om hvor mange træk han bruger i gennemsnit? :P

Gravatar #9 - fidomuh
1. jun. 2007 09:33
#7

Gad vide om ikke computeren kan have samlet en ligning ud fra sin brute force data? :)

#6

Det er ikke alle blokke der kan vaere alle steder.. Midterblokken kan kun vaere i midten fx..

Saa det er ikke bare en simpel 8^8 logik der skal til..

( HVilket nok ogsaa er aarsagen til brute force :D )
Gravatar #10 - fennec
1. jun. 2007 09:36
#9
Det har du ret i. Det må så give at hver hjørne blok og kant blok kan være 8 steder, mens midder blokken kan være 6 steder. Så er spørgsmålet hvad det så giver af kombinationer :o)
Gravatar #11 - fidomuh
1. jun. 2007 09:37
#10


...1.2.mange? :D
Gravatar #12 - walling
1. jun. 2007 09:39
Der er 43.252.003.274.489.856.000 positioner for en 3x3x3-kube. Det siger Wikipedia i alle fald.
Gravatar #13 - fennec
1. jun. 2007 09:43
#12
Det lyder af alt for mange. Det er ikke alle kombinationer, der er mulige. Tag f.eks billedet på nyheden. Det foreste hjørne med grøn på toppen, rød på venstre og gul forand. Det er ikke muligt at have en kombination hvor rød og gul sidder omvendt. Samt den gule farve ikke kan have nogen af de andre farver.
Gravatar #14 - walling
1. jun. 2007 09:46
#13
Hvis du ikke tror på mig, så læs den sidste sætning i artiklen linket fra nyheden: "In fact, there are more than 43 quintillion (4.3252 x 10**19) different states that can be reached from any given configuration."

Det betyder også at han må have grupperet en masse tilstande på en smart måde, for at han overhovedet kan nøjes med 7 TB virtuel RAM.
Gravatar #15 - fidomuh
1. jun. 2007 09:50
#14

Men den udregning tager ikke hoejde for placeringen af de forskellige farve..

Det er en simpel (3x3x3)x6 cube han har regnet alle mulige positioner ud paa..

Fx kan midterfladerne aldrig komme i naerheden af hinanden.. Allere der kan du godt traekke et par nuller fra ;)
Gravatar #16 - walling
1. jun. 2007 09:53
#15
Sådan som jeg læser dette afsnit på Wikipedia, så er der taget højde for det i udregningen. Der er endnu flere mulige positioner, hvis alle fladerne kunne placeres frit, men det kan de ikke. Derfor er der "kun" 43 quintillioner positioner.
Gravatar #17 - fennec
1. jun. 2007 09:57
Jeg vil siget det er noget ala:
Hjørne har 8! antal muligheder
Kanterne 8! muligheder
Midderne har 6! muligheder:

altså:
8! x 8! x 6! = 47.194.790.952.960.000

Men det er også 3 nuller mindre end deres beregning...
Gravatar #18 - fidomuh
1. jun. 2007 10:01
#16

Hmm.. Ja, det havde jeg da lige overset..

Men saa ser det rigtigt nok ud :D
Gravatar #19 - AskHL
1. jun. 2007 10:02
Ja, man må kunne skære rimelig meget ned på antallet af tilstande det er nødvendigt at regne på. Der er en del symmetrier på en Rubik's Cube. F.eks. er problemet uændret af at man bytter om på to farver. Så er der nogle geometriske symmetrier - hvis man f.eks. spejlvender terningen så kan man løse den ved at gøre alle de spejlvendte operationer ift. en kendt løsning.

Man kan sikkert komme i tanker om mange andre smarte ting.
Gravatar #20 - Windcape
1. jun. 2007 10:05
Er jeg den eneste som kan drage en parrelel til tallet 42 ?

Supercomputer som bruges til at udregne tallet: 26 , for at finde et totalt ligegyldigt svar :D

Meningen med livet må så være 26 fra nu af.
Gravatar #21 - bebe
1. jun. 2007 10:11
Speed Cubing er på vej frem igen og til efteråret bliver der afholdt VM i kubens hjemland Ungarn.
Gravatar #22 - Soulstorm
1. jun. 2007 10:23
Hmm...umiddelbart synes jeg at kunne genkende noget af besværligheden ved at være nødt til at bruge 'brute force' metoden til at løse denne opgave i 'P vs NP' problematikken.
Eller er jeg helt forkert på den der?!
Gravatar #23 - Dijkstra
1. jun. 2007 10:23
Der er 8 hjørefelter som kan være i 8 positioner. Det giver 8! (8*7*6*5*4*3*2*1) muligheder

Der er 8 sidefelter som kan være i 8 positioiner, - ligeledes 8!

Der er 6 midtfelter der kan være i 6 positioner, - der giver 6!

Det giver i alt 8!*8!*6!, - hvis man vil kan man dividere lidt ned for at få 'forskellige terningkonfigurationer' med uden at have de forskellige måder at se det på med (altså dividere med 6 for de 6 mulige fronter og 4 for de 4 måder som terningen så kan vende på (f.eks. hvilket felt der øverst).

Det giver alt i alt 1.170.505.728.000 (eller 48.771.072.000 hvis man vil have 'forskellige' konfigurationer). Men der er langt op til de 43.252.003.274.489.856.000 som Wiki har.

Så måske nogen kan sige mig hvad jeg har tænkt forkert?


(Edit: Gik til frokost under skrivningen af dette indlæg, - så jeg så ikke at det er beskreet ovenfor)
Gravatar #24 - Dijkstra
1. jun. 2007 10:28
#19 Det er ikke korrekt at du kan 'flytte farver' Hvis hvid or rød er overfor hinanden kan du ikke bare bytte om med hvid og blå som er naboer (midterfelterne kan ikke flyttes i forhold til hinanden, - det er altid de samme farver som er modstående).

Hvis i øvrigt også gør min udregning i #23 forkert. Faktisk er der kun 8! * 8! muligheder hvis du er ligeglad med fra hvilken vinkel du ser terningen. Vi er altså nede på 1.625.702.400, - altså kun godt 1 mia. forskellige terningkonfigurationer.
Gravatar #25 - kimx
1. jun. 2007 10:31
Det skal lige nævnes at der er 12 kanter ikke 8
Gravatar #26 - Dijkstra
1. jun. 2007 10:41
#25 Right! - Mangler nok større geometrisk forståelse eller alternativt en terning hvis jeg skal forsøge at 'spille klog'.

Så mit bedste bud på et resultat må være 12! * 8! = 19.313.344.512.000
Gravatar #27 - Mulpacha
1. jun. 2007 10:41
#24
Vi er altså nede på 1.625.702.400, - altså kun godt 1 mia. forskellige terningkonfigurationer.
Ja, 1.625.702.400 er et meget lille tal - det ville kun tage mig ca 16 aar at taelle til.
Gravatar #28 - kimx
1. jun. 2007 10:54
Der skal også tages højde for at hjørnerne kan drejes på tre forskellige måder, og kanterne to.
Gravatar #29 - Miwer
1. jun. 2007 10:55
Har I overvejet, at en hørnebrik kan vende på 3 forskellige måder i samme position? Og en kantbrik kan vende på 2 forskellige måder i den samme position?

Det må da give nogle flere kombinationsmuligheder

[edit: ok kimx var hurtigere end mig :)]
Gravatar #30 - Newt
1. jun. 2007 10:58
Noget helt andet: Er der nogen der ved hvor man kan købe terningen henne i DK?
Gravatar #31 - myplacedk
1. jun. 2007 11:14
#20
Er jeg den eneste som kan drage en parrelel til tallet 42 ?

Ja.
- Først og fremmest: Vi kender spørgsmålet, hvor svaret er "26". (Hvilket er hele pointen med "42"-fænomenet - vi kender ikke spørgsmålet.)
- Computeren som beregnede "42" brugte en processor-tid der slet ikke kan sammenlignes med denne
- Jeg kender ikke nogen octal-jokes baseret på "26"
- "26" er ikke kult

Nåh ja, og så er "42"-historien teknisk set fiktion. :)
Gravatar #32 - fennec
1. jun. 2007 11:37
#28 29
En hjørne brik kan ikke drejes...
Gravatar #33 - fennec
1. jun. 2007 11:45
Jeg har prøvet at samle beregningerne:
Hjørner = 8!
kanter = 12!
midter = 6!

Total muligheder set fra en side:
8! x 12! x 6! = 13.905.608.048.640.000

Der er 6 fronter og den kan drejes på 4 led
(8! x 12! x 6!) / (6 x 4) = 579.400.335.360.000
Gravatar #34 - C#
1. jun. 2007 11:53
#30

http://shop.mawik.se/alega/default.asp?product=MA5... (de skulle vist have et dansk afdeling også somewhere)

derudover har http://www.rubiks.com/ den selvf. også
Gravatar #35 - Flying
1. jun. 2007 12:09
Tror de har brugt bruteforce for at være helt sikre. I kan jo bare se hvor meget i selv fedter rundt i ligningerne. Og så er det jo også dejligt nørdet at præstere en tabel på 7TB. Synz jeg. Ses på grillen der!
Gravatar #36 - seri0sma
1. jun. 2007 12:18
2#

Der er 6 sider, med 9 kvadrater på hver, og 6 forskellige farver. Altså 6 af hver farve.

6+6+9+(6-1) = 26
Gravatar #37 - kimx
1. jun. 2007 12:47
#32
Hjørnebrikken kan sagtens drejes, det kan bare ikke gøres uden at ændre andre ting på terningen.
Gravatar #38 - fennec
1. jun. 2007 15:44
#37
Nej den kan ikke... De 3 farver på den, vil ALTID sidde på samme måde. Se også min post #13. Lige som de to farver på kant brikkerne altid vil sidde ens i forhold til hinnanden.
Gravatar #39 - Dijkstra
1. jun. 2007 18:42
#33 Jeg er stadig ikke med på de der midterfelter. Hvis du har valgt at have rød frem og grøn til højre, - så er de øvrige 4 felter entydigt bestemt. Altså, - de 6! bør var 6x4 og det er præcis de 6x4 du bagefter dividere med.

Og så er vi på de samme 12! * 8!

Men

#28 og #29 har jo en rigtig god pointe!

Så kommer vi op på 12! * 8! * 2^12 * 3^8 (2^12 fordi de 12 kanter vi har bestemt hvor skal være med 12! hver kan vende på 2 måder, 3^8 fordi de 8 hjørner være kan vende på 3 måder (Se på terningen fra en given side, - så kan du selv vælge hvilken af de 3 farver der er på hjørnet der skal være frem, - men de to øvrige farver er så entydigt bestemt)

Men så stort er tallet ikke, - for som #32/37 er inde på så kan alle brikkerne ikke bare drejes uafhængigt af hinanden. Og så bliver det pludseligt vanskeligt.

Men det er i hvert fald mindre end 12! * 8! * 2^12 * 3^8 = 519.024.039.293.878.272.000 (5,19 * 10^20).

Faktisk vil jeg mene at de 5,19*10^20 jeg har beregnet mig frem til ovenfor er antallet af konfigurationer hvis du 'skiller terningen ad', - da det giver dig mulighed for at samle den 'forkert' (altså i en konfiguration hvor du ikke bare ved at dreje og vride kan komme til en 'hel' terning igen, - men bliver nødt til at 'skille terningen ad').
Gravatar #40 - kasperd
1. jun. 2007 20:48
[url=#17]#17[/url] fennec
Hjørne har 8! antal muligheder
Det er korrekt, at der er 8! måder at placere hjørnerne på. Men hvert højrne kan roteres på 3 forskellige måder. Så den udregning du skulle udføre er 8!*3^8.

Kanterne 8! muligheder
Der er 12 kanter, og hver kan roteres på to måder. Altså er udregningen 12!*2^12

Midderne har 6! muligheder
Midterfladerne kan ikke flyttes i forhold til hinanden. De kan alle roteres uafhængigt af hinanden, men da de er ensfarvede gør roteringen ingen forskel. Ifølge wikipedia findes der en sværere udgave, hvor midterfelterne har en markering af hvordan de skal vende. Men artiklen drejer sig vist ikke om denne ekstra svære udgave.

Udregningen er altså 8!*3^8*12!*2^12. Men ikke alle kan nås fra udgangspositionen, derfor skal man til sidst dividere med 12. (Jeg kunne ikke huske om det var 6, 12 eller 24, men wikipedia siger det er 12).

Så kunne man opbygge et array over alle disse mange mulige konfigurationer, hvor man udfylder, hvor langt hver enkelt er fra udgangspunktet. Da man allerede vidste, at det højst ville give 27, er 5 bits per indgang nok (det giver også plads til en kombination som indikerer de indgange, man endnu ikke har udfyldt).

5*8!*3^8*12!*2^12/12 bits, det er 27EB. Så de må have fundet en måde at reducere antal kombinationer yderligere. Eller rettere sagt, de må have fundet en måde at vise, at mange af disse kombinationer er ækvivalente.

Selvfølgelig er det store spørgsmål, om deres udregninger er korrekte. (Jeg sidder også og spekulerer på, om Burnsides lemma indgik i udregningerne, men det er jeg sikkert ene om).
Gravatar #41 - byteeater
1. jun. 2007 22:06
Den vækker minder. I de gode gamle 80'ere lade vi dem ned i sæbevand så man kunne rotere dem hurtigere.
Gravatar #42 - nerdgirl.dk
2. jun. 2007 07:02
Hvis man lige ser bort fra de få lyseslukkere der ikke har indset at leg og eksperimenter har ført til store ting i denne verden, så må man sige at entusiasmen i denne tråd er oppe på et ret højt plan :-)
Gravatar #43 - chult
2. jun. 2007 10:11
Hmm jeg har læst i et gammelt illustreret Videnskab, at den kan løses med 17 træk (Mener jeg det var) uanset hvordan den står. But how knows, jeg aner ikke om det her er mere rigtigt end det andet.
Gravatar #44 - kasperd
2. jun. 2007 12:32
[url=#43]#43[/url] chult
Hmm jeg har læst i et gammelt illustreret Videnskab, at den kan løses med 17 træk
Et træk består i at rotere en af de 6 sider. Spørgsmålet er så, om en 180 graders rotering tæller som et enkelt træk, eller som to træk der hver roterer med 90 grader.

Hvis vi tæller en 180 graders rotering som to træk, så har man 12 mulige træk fra enhver stilling. Men det er kun i det allerførste træk, at alle 12 giver mening. Derefter vil et af de mulige træk altid tage dig tilbage hvor du kom fra. Det vil sige, at der er 12*11^16 mulige sekvenser af 17 træk. Det giver 551396758362865932, hvilket er langt mindre end de 43252003274489856000 mulige stillinger.

Hvis vi i stedet tillader at udføre en 180 graders rotering som et enkelt træk er der 18 mulige træk fra enhver stilling. Men igen giver de ikke alle mening. At dreje den samme flade to gange i træk giver ikke mening, da vi jo allerede tillod enhver rotering i et enkelt træk. Det vil sige at i første træk er der 18 valgmuligheder og efterfølgende er der kun 15. 18*15^16=118231350402832031250, hvilket godt nok er mere end antallet af stillinger, men der er åbenlyst nogen af dem, som fører til samme resultat.

Drejer du to modstående flader efter hinanden vil resultatet være det samme, som hvis du havde gjort det i omvendt rækkefølge. Og har du drejet to modstående flader efter hinanden, så vil du i trækket før og trækket efter kun have 12 meningsfulde måder at dreje en side på. Udregningerne bliver ret komplicerede, og dem gider jeg ikke foretage lige nu. Men det lyder usandsynligt, at man skulle kunne nå frem til 43252003274489856000 forskellige stillinger i 17 træk.

Der er nok en som har læst forkert og troet, der stod 17, hvor der faktisk stod 27.
Gravatar #45 - uhm
2. jun. 2007 20:30
Ha!

Sidste gang jeg arbejdede med sådan en, klarede jeg det med et antal skridt, som jeg ikke kan tælle på en hånd!

NUL!

Du skal bare pille klistermærkene af og sætte dem rigtige på.
Så kan du pakke din forbandede %¤%/#(& Rubriks %#¤% Terning væk, og smide den i toilet.
Gå til top

Opret dig som bruger i dag

Det er gratis, og du binder dig ikke til noget.

Når du er oprettet som bruger, får du adgang til en lang række af sidens andre muligheder, såsom at udforme siden efter eget ønske og deltage i diskussionerne.

Opret Bruger Login